CN106100849A - 一种安全有效的对电子文件及其纸质文件签章方案 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种安全有效的对电子文件及其打印输出的纸质文件签章的方案。本方案通过电子输入设备输入用户的签名或者印章，用户使用私钥对文件进行数字签名，利用特有的图像信息嵌入技术将数字签名嵌入用户签章，来对用户认可的电子文件或其纸质文件的电子版进行签证，即使被签证的电子文件及嵌入信息的用户签章打印输出为纸质版，仍可以通过对用户电子或纸质签章的验证来达到被签证文件的不可篡改，不可否认是用户本人签证。

Description

一种安全有效的对电子文件及其纸质文件签章方案

技术领域

本发明涉及信息安全领域的数字签名技术，具体的说是一种安全有效的对电子文件及其纸质文件签章方案。

背景技术

签名、盖章、印指纹在我们的日常生产生活中经常会被用来表示我们对某一文件、某个合同或者某笔交易的认可，然而计算机广泛应用的今天，无纸化办公因为环保越来越被推崇，那么这些签名、印章以及指纹被录入到计算机就会因其容易拷贝易盗用，而不具备认可某一文件内容的效力。信息安全技术的数字签名可以完美地解决文件的唯一真实有效性，但是数字签名数据本身是一长串的抽象的数学符号，日常使用中没有签名、盖章一目了然，并且不通过技术和联网获取数据，也难以知道签名者的身份。因此，单纯的签章或者数字签名不能很好地满足现代化生产生活中对信息、文件的认证需求。

办公中对文件的认证签章难以在纸质和电子文档中通用；一些银行POS机使用手写屏签名，单纯电子版的签名非常容易复制盗用，并且需要客户保存POS单来和银行对账，方式繁琐；只通过签字确认、没有密码的信用卡在手机端消费目前没有有效的认证手段；合同多方签证需要多方各自留存以防篡改，浪费资源，效率低下。那么为了解决这些问题，更好地优化签章，结合数字签名和现实签章具有积极、重要的现实意义。

发明内容

针对现有技术中存在的上述不足之处，本发明要解决的问题是提供一种结合实体签章与数字签名各自优点的、安全有效的、电子文档和纸质文档可通用的、一次签证即可保证文档不可篡改不可否认的签章方案。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案包括以下步骤：

步骤1：输入设备提取原始签章图片。用户通过鼠标、手写板、屏幕手写笔等输入设备输入原始签章图像，将原始签章图像转为二值光栅图像。

步骤2：签章图像优化处理。判断步骤1提取的图像可隐藏信息位数，如果位数不够存储定长的数字签名数据，可在图像空白处补充图像或者用户重新输入。

步骤3：通过用户私钥对要签证的文件进行数字签名。通过数字签名算法的私钥，即用户唯一持有的非公开的密钥对要签名文件进行数字签名，生成签名的一串固定长度的bit数据。

步骤4：将一串bit数据以特有的游程方式嵌入二值光栅图像。用户签章的二值光栅图像可表示为二维的A色和B色像素矩阵，每一行图像由若干A色接若干B色再接若干A色，以此循环依次组成，一种颜色的连续像素个数的奇偶性表示存储的bit数据为0或1。一串bit数据为一串0、1数据，该bit数据嵌入二值光栅图像，图像像素从左至右（或从右至左）、从上至下（或从下至上），依次遍历各个色段，某一色段像素个数的奇偶性与该串bit数据相应位置数据的奇偶性相同，不对该色段做改变，不同则将该色段最后一个像素改为另一颜色，使该色段像素个数奇偶性与bit数据相应位置数据奇偶性相同。

步骤5：根据步骤4设定的方法，将步骤3生成的数字签名数据以一串bit数据的形式，嵌入到步骤2产生的签章图像中去，生成数字签章图片。

步骤6：对文件签证。将步骤5生成的数字签章图片追加到要签证的文件，对原文件进行签证，打印时将步骤5生成的数字签章图片追印在文件的空白处，对原文件纸质文件进行签证。

步骤7：数字签名的提取。将被签证文件分离为原文件及数字签章图片，纸质版扫描为电子版，将数字签章图片和原文件分离，从数字签章图片中提取数字签名数据。提取方式为，数字签章图片转化为原尺寸、原分辨率的光栅图像，图像像素从左至右（或从右至左）、从上至下（或从下至上），一个色段像素个数的奇偶性表示bit数据的1、0，据此提取出固定长度的一串bit数据为数字签名数据。

步骤8：验证文件。通过原文、步骤7获得的数字签名数据以及用户的公钥对文件进行验证。对数字签名验证，验证通过，则文件为用户签名，并且文件内容没有被篡改，验证不通过，此文件不是该用户签名，或者被签名文件被篡改。

本发明具有以下优点及有益效果：

1.通用于电子文档及纸质文档。纸质文档转化为电子文档后，本发明通过用户签章及用户私钥对电子文档签证，追加在电子文档空白处，当被签证文档打印输出为纸质文档时，签章仍保留数字签名信息且可扫描提取，数字签名对文档认证被法律认可，所以电子文档及纸质文档可以随时转换而不失法律上的认证效力。

2.一次签证保证文件不可否认、未被篡改。本发明避免了合同、凭证一式多份，交叉认证，多份认证各自留存的繁琐和资源浪费，本发明经过一次签证及对签章的验证即可保证文件信息的不可否认和未被篡改。

3.签章具有可视化效果。本发明最终生成的签章图案与用户输入的原始签章图案样式近乎相同，只在细节处隐藏了信息，文件流通时可以随时查阅签证者的身份标识，而单纯的数字签名需要一整套机制来对应用户的公钥和私钥，只有数字签名而不知道签名者身份时是几乎无法验证数字签名的。

4.签章验证方便。本发明中最终生成的签章无论在电子文档还是纸质文档中，均可以方便地扫描读取出签章中嵌入的数字签名信息，可即时验证签章的真实有效性。

5.环境保护，节约资源。本发明使很多对纸质文档的签证，安全有效地转化为对电子文档的签证，且同时保持签证的法律效力，可以减少办公、交易以及协议契约等对纸质文档的依赖，减少纸资源浪费，保护环境。

附图说明

图1为电子签章生成流程图。

图2为数字签名嵌入签章算法流程图。

图3为电子签章验证流程图。

图4为发明方案具体实施过程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明，步骤如下：

如图1所示，为本发明方案中的用户对文档签证流程。本发明使用用户的私钥和签章图案对需要用户签证的文档进行签证，具体步骤如下。

被用户签证的文档可以为纸质或者电子文档，纸质文档均可以遵循一定规则，将包含的信息通过电子录入的手段转化为电子文档，方案使用用户私钥对电子文档进行数字签名；

用户通过鼠标、手写板、屏幕手写笔等输入设备将自己的签名或者印章或者标识录入为二值图像，判断图像能否嵌入规定的数字签名长度，如果不能，则对图像进行处理，如在签名图像右侧空白补上冗余竖条等，或者要求用户重新录入图像；

获得的数字签名通过本发明特有的游程方式嵌入到签章，得到具有认证效力的签章；

生成的签章追加到文件中，如果打印为纸质，则将生成的签章嵌入到文件空白中，完成对文件的签章。

如图2所示，为本发明特有的游程方式数据嵌入算法。算法实现了一串bit数据嵌入二值光栅图像，算法原理为图像像素矩阵从左至右（或从右至左）、从上至下（或从下至上）依次循环各个色段，一个色段像素个数的奇偶性与该串bit数据相应位置数据的奇偶性相同，不对该色段做改变，不同则将该色段最后一个像素改为另一颜色，使该色段像素个数奇偶性与bit数据相应位置数据奇偶性相同，以达到一串bit数据（用户对文件的数字签名）嵌入到签章图像。

签章图像从左至右、从上至下格式化为一串二值数据（0和1）M[]，i、j表示第i、j位数据M[i]、M[j]，k为已嵌入位数，算法描述如下：

初始化标记量i、j、k值为0；

判断k值是否达到要隐藏的数字签名长度，是则转至（8），否则继续；

j向后移动到首个与第i位数据值不同的数据位；

判断j与i距离是否为1，是则第j位数据取反，j后移1位；

判断第k位数字签名数据是否为1，是且i到j位数据长度是为奇数，或否且i到j位数据长度是为偶数，转至（6），是且i到j位数据长度是为偶数，或否且i到j位数据长度是为奇数，转至（7）；

将j指向数据取反，j++后移一位；

相同数据串起始计数器指向下一串数据i=j，嵌入位数计数器k加1，转至（2）；

结束算法。

如图3所示，为本发明整体方案中的对签证文档的验证流程。具体步骤如下：

获得用户公开的，用于认证用户身份（用户私钥）的公钥；

获得被用户签证的文件，分离出原文件及用户签章图片；

将用户签章图片转化为原尺寸和原分辨率的光栅图像，图像像素矩阵从左至右（或从右至左）、从上至下（或从下至上），一个色段像素个数的奇偶性表示bit数据的1、0，据此提取出规定长度的一串bit数据为数字签名数据；

将原文件、用户公钥和签名数据进行验证，验证通过，文件真实有效不可否认且未被篡改，验证不通过，则文件不可信被篡改或者并非客户签证。

如图4所示，为本发明具体实施过程图。具体实施过程图展示了整个方案从用户产生到用户签证文档，到文档流通到文档验证的整个数据流向，整个方案是完备的，封闭的，严谨的。本发明自成一个系统，用户（包括用户签章）以及需要被用户签证的文档作为整个系统的输入，在方案中通过本文所述步骤进行完备的签证，得到被用户签证的带有用户最终签章的文档，该文档——无论电子文档还是纸质文档，均可用于传递或者存档，用户对文档的签证一直具有效力。在验证时，通过用户公开的公钥和被签证的文档，其他人可以方便地对用户身份进行确认，或者确认文档是否被篡改。

Claims (8)

1.一种安全有效的对电子文件及其纸质文件签章方案，其特征在于包括以下步骤：

步骤1：输入设备提取原始签章图片，用户通过输入设备输入原始签章图像，将原始签章图像转为二值光栅图像；

步骤2：签章图像优化处理，判断步骤1提取的图像可隐藏信息位数，如果位数不够存储定长的数字签名数据，可在图像空白处补充图像或者用户重新输入；

步骤3：通过用户私钥对要签证的文件进行数字签名，通过数字签名算法的私钥，即用户唯一持有的非公开的密钥对要签名文件进行数字签名，生成签名的一串固定长度的bit数据；

步骤4：将一串bit数据以特有的游程方式嵌入二值光栅图像；

步骤5：根据步骤4设定的方法，将步骤3生成的数字签名数据以一串bit数据的形式，嵌入到步骤2产生的签章图像中去，生成数字签章图片；

步骤6：对文件签证，将步骤5生成的数字签章图片追加到要签证的文件，对原文件进行签证，打印时将步骤5生成的数字签章图片追印在文件的空白处，对原文件纸质文件进行签证；

步骤7：数字签名的提取，将被签证文件分离为原文件及数字签章图片，纸质版扫描为电子版，将数字签章图片和原文件分离，从数字签章图片中提取数字签名数据；

步骤8：验证文件，通过文件原文、步骤7获得的数字签名数据以及用户的公钥对文件进行验证。

2.按权利要求1所述的一种安全有效的对电子文件及其纸质文件签章方案，其特征在于：通过手写板、触摸板、鼠标、电子笔、手写笔、手机屏幕、POS机输入屏幕、扫描仪、指纹录入器输入原始签章图像。

3.按权利要求2所述的一种安全有效的对电子文件及其纸质文件签章方案，其特征在于：输入的原始签章图像包括签名、指纹、掌纹、印章、标志、个人涂鸦。

4.按权利要求1所述的一种安全有效的对电子文件及其纸质文件签章方案，其特征在于：通过RSA数字签名方案，或ElGamal数字签名方案，或Schnorr数字签名方案，或DSS数字签名方案，或椭圆曲线数字签名方案，或SHA数字签名方案，或混沌密码学数字签名方案，或量子密码学数字签名方案生成定长的用于写入签章图像的数字签名数据。

5.按权利要求1所述的一种安全有效的对电子文件及其纸质文件签章方案，其特征在于：用户签章的二值光栅图像可表示为二维的A色和B色像素矩阵，每一行图像由若干A色接若干B色再接若干A色，以此循环依次组成，一种颜色的连续像素个数的奇偶性表示存储的bit数据为0或1。

6.按权利要求1所述的一种安全有效的对电子文件及其纸质文件签章方案，其特征在于：特有的游程方式嵌入方法为，一串bit数据为一串0、1数据，该bit数据嵌入二值光栅图像，图像像素从左至右（或从右至左）、从上至下（或从下至上），依次遍历各个色段，某一色段像素个数的奇偶性与该串bit数据相应位置数据的奇偶性相同，不对该色段做改变，不同则将该色段最后一个像素改为另一颜色，使该色段像素个数奇偶性与bit数据相应位置数据奇偶性相同。

7.按权利要求1所述的一种安全有效的对电子文件及其纸质文件签章方案，其特征在于：数字签名提取方式为，数字签章图片转化为原尺寸、原分辨率的光栅图像，图像像素从左至右（或从右至左）、从上至下（或从下至上），一个色段像素个数的奇偶性表示bit数据的1、0，据此提取出固定长度的一串bit数据为数字签名数据。

8.按权利要求1所述的一种安全有效的对电子文件及其纸质文件签章方案，其特征在于：对数字签名验证，验证通过，则文件确为用户签证，并且文件内容没有被篡改，验证不通过，此文件不是该用户签证的，或者被签名文件被篡改。